aashto diseÑo puentes por lrfd - argentina

SECCIN 4 (SI) - ANLISIS Y EVALUACIN ESTRUCTURAL CONTENIDO4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 CAMPO DE APLICACIN ......................................................................................................................... 4-1 DEFINICIONES ........................................................................................................................................... 4-2 SIMBOLOGA ............................................................................................................................................. 4-6 MTODOS DE ANLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES ................................................................ 4-10 MODELOS MATEMTICOS .................................................................................................................. 4-11 4.5.1 Requisitos Generales ............................................................................................................................. 4-11 4.5.2 Comportamiento de los Materiales Estructurales .................................................................................. 4-11 4.5.2.1 Comportamiento Elstico vs. Comportamiento Inelstico ............................................................. 4-11 4.5.2.2 Comportamiento Elstico ............................................................................................................... 4-11 4.5.2.3 Comportamiento Inelstico ............................................................................................................ 4-12 4.5.3 Geometra .............................................................................................................................................. 4-12 4.5.3.3.1 Teora de las Pequeas Deformaciones ....................................................................................... 4-12 4.5.3.3.2 Teora de las Grandes Deformaciones ......................................................................................... 4-13 4.5.3.2.1 Requisitos Generales .............................................................................................................. 4-13 4.5.3.2.2 Mtodos Aproximados ........................................................................................................... 4-14 4.5.3.2.2a Requisitos Generales ....................................................................................................... 4-14 4.5.3.2.2b Amplificacin de Momentos Vigas-Columna ............................................................. 4-15 4.5.3.2.2c Amplificacin de Momentos Arcos ............................................................................. 4-17 4.5.3.2.3 Mtodos Refinados.................................................................................................................. 4-17 4.5.4 Condiciones de Borde de los Modelos .................................................................................................. 4-17 4.5.5 Elementos Equivalentes ........................................................................................................................ 4-18 4.6 ANLISIS ESTTICO .............................................................................................................................. 4-18 4.6.1 Influencia de la Geometra en Planta .................................................................................................... 4-18 4.6.1.1 Relacin de Aspecto en Planta ........................................................................................................ 4-18 4.6.1.2 Estructuras de Planta Curva ............................................................................................................ 4-19 4.6.1.2.1 Requisitos Generales .............................................................................................................. 4-19 4.6.1.2.2 Superestructuras de Una Sola Viga Rgidas a la Torsin ....................................................... 4-19 4.6.1.2.3 Superestructuras de Mltiples Vigas ...................................................................................... 4-19 4.6.2 Mtodos de Anlisis Aproximados ....................................................................................................... 4-20 4.6.2.1 Tableros .......................................................................................................................................... 4-20 4.6.2.1.1 Requisitos Generales .............................................................................................................. 4-20 4.6.2.1.2 Aplicabilidad ........................................................................................................................... 4-21 4.6.2.1.3 Ancho de las Fajas Equivalentes Interiores............................................................................. 4-214-i

4.6.2.1.4 Ancho de las Fajas Equivalentes en los Bordes de las Losas ................................................. 4-23 4.6.2.1.4a Requisitos Generales ...................................................................................................... 4-23 4.6.2.1.4b Bordes Longitudinales .................................................................................................... 4-23 4.6.2.1.4c Bordes Transversales ...................................................................................................... 4-23 4.6.2.1.5 Distribucin de las Cargas de Rueda ...................................................................................... 4-24 4.6.2.1.6 Clculo de Solicitaciones ....................................................................................................... 4-24 4.6.2.1.7 Accin de Prtico de la Seccin Transversal .......................................................................... 4-25 4.6.2.1.8 Solicitaciones Debidas a la Sobrecarga para Emparrillados con Vanos Total o Parcialmente Llenos y para Tableros Emparrillados con Vanos no Llenos Compuestos con Losas de Hormign Armado ...................................................................... 4-25 4.6.2.1.9 Anlisis Inelstico .................................................................................................................. 4-27 4.6.2.2 Puentes de Viga y Losa ................................................................................................................... 4-27 4.6.2.2.1 Aplicacin ............................................................................................................................... 4-27 4.6.2.2.2 Mtodo de los Factores de Distribucin para Momento y Corte............................................. 4-33 4.6.2.2.2a Vigas Interiores con Tableros de Madera ........................................................................ 4-33 4.6.2.2.2b Vigas Interiores con Tableros de Hormign.................................................................... 4-34 4.6.2.2.2c Vigas Interiores con Tableros de Acero Corrugado ........................................................ 4-38 4.6.2.2.2d Vigas Exteriores .............................................................................................................. 4-38 4.6.2.2.2e Puentes Oblicuos ............................................................................................................. 4-41 4.6.2.2.2f Momentos Flectores y Corte en Vigas de Tablero Transversales .................................... 4-41 4.6.2.2.3 Mtodo de los Factores de Distribucin para Corte ................................................................ 4-42 4.6.2.2.3a Vigas Interiores................................................................................................................ 4-42 4.6.2.2.3b Vigas Exteriores .............................................................................................................. 4-44 4.6.2.2.3c Puentes Oblicuos ............................................................................................................. 4-46 4.6.2.2.4 Cargas Especiales Actuando Junto con Otro Tipo de Trfico ................................................ 4-46 4.6.2.3 Anchos de Faja Equivalentes para Puentes Tipo Losa .................................................................... 4-47 4.6.2.4 Puentes de Cercha y de Arco........................................................................................................... 4-49 4.6.2.5 Factor de Longitud Efectiva, K ....................................................................................................... 4-49 4.6.2.6 Ancho de Ala Efectivo .................................................................................................................... 4-52 4.6.2.6.1 Requisitos Generales ............................................................................................................... 4-52 4.6.2.6.2 Vigas Cajn de Hormign Segmentales y Vigas Cajn de Una Sola Clula Hormigonadas In Situ.................................................................................................. 4-53 4.6.2.6.3 Superestructuras de Mltiples Clulas Hormigonadas In Situ ................................................ 4-57 4.6.2.6.4 Tableros Orttropos de Acero ................................................................................................. 4-57 4.6.2.7 Distribucin de la Carga de Viento Lateral en Puentes Multiviga .................................................. 4-59 4.6.2.7.1 Secciones Doble Te ................................................................................................................. 4-594-ii

4.6.2.7.2 Secciones Tipo Cajn.............................................................................................................. 4-62 4.6.2.7.3 Construccin ........................................................................................................................... 4-62 4.6.2.8 Distribucin de las Cargas Ssmicas Laterales ................................................................................ 4-62 4.6.2.8.1 Aplicabilidad ........................................................................................................................... 4-62 4.6.2.8.2 Criterios de Diseo.................................................................................................................. 4-62 4.6.2.8.3 Distribucin de Cargas ............................................................................................................ 4-63 4.6.2.9 Anlisis de Puentes Segmentales de Hormign .............................................................................. 4-64 4.6.2.9.1 Requisitos Generales ............................................................................................................... 4-64 4.6.2.9.2 Modelos de Bielas y Tirantes .................................................................................................. 4-64 4.6.2.9.3 Ancho de Ala Efectivo ........................................................................................................... 4-64 4.6.2.9.4 Anlisis Transversal ................................................................................................................ 4-65 4.6.2.9.5 Anlisis Longitudinal .............................................................................................................. 4-65 4.6.2.9.5a Requisitos Generales ........................................................................................................ 4-65 4.6.2.9.5b Anlisis del Montaje......................................................................................................... 4-66 4.6.2.9.5c Anlisis del Sistema Estructural Definitivo...................................................................... 4-66 4.6.3 Mtodos de Anlisis Refinados ............................................................................................................. 4-66 4.6.3.1 Requisitos Generales ....................................................................................................................... 4-66 4.6.3.2 Tableros .......................................................................................................................................... 4-67 4.6.3.2.1 Requisitos Generales ............................................................................................................... 4-67 4.6.3.2.2 Modelo de Placa Istropa........................................................................................................ 4-67 4.6.3.2.3 Modelo de Placa Orttropa ..................................................................................................... 4-67 4.6.3.3 Puentes de Viga y Losa ................................................................................................................... 4-67 4.6.3.4 Puentes Celulares y Tipo Cajn ...................................................................................................... 4-69 4.6.3.5 Puentes de Cercha ........................................................................................................................... 4-69 4.6.3.6 Puentes de Arco............................................................................................................................... 4-70 4.6.3.7 Puentes Atirantados......................................................................................................................... 4-70 4.6.3.8 Puentes Suspendidos ....................................................................................................................... 4-71 4.6.4 Redistribucin de Momentos Negativos en Puentes de Vigas Continuas.............................................. 4-72 4.6.4.1 Requisitos Generales ....................................................................................................................... 4-72 4.6.4.2 Mtodo Refinado............................................................................................................................. 4-72 4.6.4.3 Procedimiento Aproximado ............................................................................................................ 4-72 4.6.5 Estabilidad ............................................................................................................................................. 4-73 4.6.6 Anlisis para Gradiente de Temperatura ................................................................................................ 4-73 4.7 ANLISIS DINMICO ............................................................................................................................. 4-75 4.7.1 Requisitos Bsicos de la Dinmica Estructural ..................................................................................... 4-75 4.7.1.1 Requisitos Generales ....................................................................................................................... 4-754-iii

4.7.1.2 Distribucin de Masas ..................................................................................................................... 4-76 4.7.1.3 Rigidez............................................................................................................................................. 4-76 4.7.1.4 Amortiguamiento............................................................................................................................. 4-76 4.7.1.5 Frecuencias Naturales...................................................................................................................... 4-77 4.7.2 Respuestas Dinmicas Elsticas ............................................................................................................ 4-77 4.7.2.1 Vibracin Inducida por los Vehculos ............................................................................................. 4-77 4.7.2.2 Vibracin Inducida por el Viento .................................................................................................... 4-78 4.7.2.2.1 Velocidades del Viento ........................................................................................................... 4-78 4.7.2.2.2 Efectos Dinmicos................................................................................................................... 4-78 4.7.2.2.3 Consideraciones de Diseo ..................................................................................................... 4-78 4.7.3 Respuestas Dinmicas Inelsticas ......................................................................................................... 4-78 4.7.3.1 Requisitos Generales ....................................................................................................................... 4-78 4.7.3.2 Rtulas Plsticas y Lneas de Fluencia............................................................................................ 4-79 4.7.4 Anlisis para Cargas Ssmicas ............................................................................................................... 4-79 4.7.4.1 Requisitos Generales ....................................................................................................................... 4-79 4.7.4.2 Puentes de Un Solo Tramo .............................................................................................................. 4-79 4.7.4.3 Puentes de Mltiples Tramos .......................................................................................................... 4-79 4.7.4.3.1 Seleccin del Mtodo de Anlisis ........................................................................................... 4-79 4.7.4.3.2 Mtodos de Anlisis Unimodales............................................................................................ 4-81 4.7.4.3.2a Requisitos Generales ....................................................................................................... 4-81 4.7.4.3.2b Mtodo Espectral Unimodal............................................................................................ 4-81 4.7.4.3.2c Mtodo de la Carga Uniforme ......................................................................................... 4-83 4.7.4.3.3 Mtodo Espectral Multimodal ................................................................................................ 4-84 4.7.4.3.4 Mtodo de Historia de Tiempo ............................................................................................... 4-85 4.7.4.4 Requisitos Mnimos para el Desplazamiento ............................................................................ 4-85 4.7.5 Anlisis para Cargas de Colisin ........................................................................................................... 4-86 4.8 ANLISIS MEDIANTE MODELOS FSICOS......................................................................................... 4-87 4.8.1 Ensayo de Modelos a Escala ................................................................................................................. 4-87 4.8.2 Ensayo de Puentes Existentes ................................................................................................................ 4-87 A4 TABLA PARA DISEO DE LOSAS DE TABLERO............................................................................... 4-93

4-iv

SECCIN 4 (SI)

ANLISIS Y EVALUACIN ESTRUCTURAL4.1 CAMPO DE APLICACIN C4.1 Esta seccin identifica y promueve la aplicacin de mtodos de anlisis estructural adecuados para puentes. El mtodo de anlisis seleccionado puede variar desde uno aproximado a uno muy sofisticado, dependiendo del tamao, complejidad e importancia de la estructura. El objetivo primario de la aplicacin de mtodos de anlisis ms sofisticados es lograr una mejor comprensin del comportamiento estructural. Con frecuencia, aunque no siempre, esta mejor comprensin puede permitir un ahorro de materiales. Los mtodos de anlisis descritos, los cuales son adecuados para determinar deformaciones y solicitaciones en estructuras de puentes, ya han sido probados, y la mayora ha estado en uso durante aos. Aunque la implementacin prctica de muchos de los mtodos requerir el uso de computadoras, tambin se proveen mtodos ms sencillos que se pueden resolver utilizando una calculadora manual y/o programas y software existentes que se basan en el anlisis de estructuras lineales. Siempre se debera alentar la comparacin con los clculos manuales; la realizacin de verificaciones bsicas del equilibrio debera ser una prctica habitual. Debido a que la tecnologa informtica est mejorando rpidamente, se anticipa que los mtodos ms refinados y complejos se volvern cada vez ms comunes. Por lo tanto, esta seccin discute las hiptesis y limitaciones de dichos mtodos. Es importante que el usuario comprenda el mtodo que emplea y las limitaciones asociadas con el mismo. En general, los mtodos de anlisis sugeridos se basan en modelos que contemplan materiales de comportamiento lineal. Esto no significa que la resistencia de una seccin est limitada al rango elstico. Hay una inconsistencia evidente en que el anlisis se basa en la linealidad de los materiales, mientras que el modelo de resistencia se puede basar en comportamiento inelstico para los estados lmites de resistencia. Sin embargo, esta misma inconsistencia exista en el mtodo de diseo por factores de carga de las ediciones anteriores de las Especificaciones Estndares AASHTO, y tambin est presente en los cdigos de diseo de otros pases que utilizan un enfoque de diseo con cargas mayoradas. Las cargas y factores de carga, definidos en la Seccin 3, y los factores de resistencia especificados en estas Especificaciones fueron desarrollados combinando principios probabilsticos con anlisis basados en modelos de materiales de comportamiento lineal. Por ende, los

Esta seccin describe mtodos de anlisis adecuados para el diseo y la evaluacin de puentes, y se limita a la modelacin de las estructuras y a la determinacin de las solicitaciones. Tambin se pueden emplear otros mtodos de anlisis, siempre que stos se basen en caractersticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad. En general, las estructuras de los puentes se han de analizar elsticamente. Sin embargo, esta seccin permite utilizar anlisis inelsticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas. Se especifica un anlisis inelstico para elementos comprimidos que se comportan inelsticamente y como alternativa para los estados lmites correspondientes a eventos extremos.

4-2

ESPECIFICACIONES AASHTO PARA EL DISEO DE PUENTES POR EL MTODO LRFD

mtodos de anlisis que se basan en la no linealidad de los materiales para obtener solicitaciones ms realistas en los estados lmites de resistencia y consecuentemente un diseo ms econmico slo se permiten en los casos explcitamente indicados en este documento. Tanto en la seccin correspondiente a anlisis como en la correspondiente a resistencia se analizan algunos comportamientos no lineales. Por ejemplo, el comportamiento de una columna larga se puede modelar mediante mtodos geomtricos no lineales y tambin se puede modelar utilizando las frmulas aproximadas de la Secciones 5, 6, 7 y 8. Todos estos mtodos estn permitidos, pero se recomienda utilizar las formulaciones ms refinadas. 4.2 DEFINICIONES

Accin de Prtico Continuidad transversal entre el tablero y las almas de una seccin transversal de tipo celular o, en el caso de grandes puentes, entre el tablero y los componentes primarios. Accin de Prtico para Viento Flexin transversal del alma de la viga y de los rigidizadores, si los hay, mediante la cual la carga de viento lateral se transmite total o parcialmente al tablero. Amortiguador Dispositivo que transfiere y reduce las fuerzas entre los elementos de la superestructura y/o entre la superestructura y elementos de la subestructura, permitiendo movimientos de origen trmico. El dispositivo provee amortiguacin disipando energa bajo cargas ssmicas, cargas de frenado u otras cargas dinmicas. Anlisis Global Anlisis de una estructura considerada en su totalidad. Anlisis Local Estudio en profundidad de las tensiones y deformaciones en un componente o entre diferentes componentes utilizando las solicitaciones obtenidas de un anlisis ms global. Analoga de la Grilla Mtodo de anlisis en el cual toda o parte de la superestructura se discretiza en componentes orttropos que representan las caractersticas de la estructura. Ancho del Ncleo Ancho de una superestructura de construccin monoltica menos los vuelos del tablero. ngulo de oblicuidad ngulo que forma el eje de un apoyo respecto de una recta normal al eje de la carretera. Carga de Rueda Un medio de una carga de eje de diseo especificada. Compatibilidad Igualdad geomtrica de los movimientos en la interfase de componentes unidos. Componente Unidad estructural que requiere consideraciones de diseo independientes; sinnimo de elemento. Condensar Relacionar las variables a eliminar del anlisis con aquellas que se mantienen a fin de reducir el nmero de ecuaciones a resolver. Condiciones de Borde Caractersticas de restriccin estructural referidas a las condiciones de apoyo de los modelos estructurales y/o la continuidad de los mismos.

SECCIN 4 (SI) - ANLISIS Y EVALUACIN ESTRUCTURAL

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Construccin Monoltica Puentes de tipo cajn unicelular de acero y/u hormign, sistemas de tablero macizos o de tipo celular de hormign colado in situ, y tableros compuestos por elementos longitudinales prefabricados, macizos o de tipo celular, efectivamente unidos mediante postesado transversal. Deformacin Cambio de la geometra de la estructura provocado por las solicitaciones, incluyendo el desplazamiento axial, desplazamiento por corte y rotaciones. Deformacin Superpuesta Efecto del asentamiento, fluencia lenta y cambio de temperatura y/o contenido de humedad. Deformacin Unitaria Alargamiento por unidad de longitud. Diseo Dimensionamiento y detallado de los componentes y conexiones de un puente para satisfacer los requisitos de estas Especificaciones. Elstico Comportamiento de un material estructural caracterizado por una relacin tensin-deformacin constante; al retirar las cargas el material regresa a su condicin no cargada original. Elemento Parte de un componente o miembro compuesto por un solo material. Equilibrio Estado en el cual la sumatoria de fuerzas y momentos respecto de cualquier punto del espacio es 0,0. Extremo Articulado Condicin de borde que permite libre rotacin pero no traslacin en el plano de accin. Faja Equivalente Elemento lineal artificial que se asla de un tablero a los fines del anlisis; en este elemento las solicitaciones extremas calculadas para una fila transversal o longitudinal de cargas de rueda se aproximarn a las que realmente existen en el tablero. Fundacin Elemento portante que transfiere su carga al suelo o roca que soporta el puente. Grado de Libertad Una de las diversas traslaciones o rotaciones requeridas para definir el movimiento de un nodo. La forma desplazada de los componentes y/o de la totalidad de la estructura se puede definir mediante un nmero de grados de libertad. Grado de Libertad Dinmico Grado de libertad con el cual se asocia una masa o un efecto de masa. Huella rea de contacto especificada entre una rueda y la superficie de la calzada. Inelstico Cualquier comportamiento estructural en el cual la relacin tensin-deformacin no es constante, y parte de la deformacin permanece luego de retirar las cargas. Ley de Momentos - Sumatoria esttica de los momentos respecto de un punto que permite calcular la reaccin en un segundo punto. Limitar Tomar dos o ms valores extremos de un parmetro para envolver la respuesta con el objetivo de obtener un diseo conservador. Lnea de Fluencia Lnea de rotulacin plstica. Mtodo Clsico de las Deformaciones Mtodo de anlisis en el cual la estructura se subdivide en componentes cuyas rigideces se pueden calcular independientemente. El equilibrio y la compatibilidad entre componentes se restablece determinando las deformaciones en las interfases.

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Mtodo Clsico de las Fuerzas Mtodo de anlisis en el cual la estructura se subdivide en componentes estticamente determinados. La compatibilidad entre componentes se restablece determinando las fuerzas en las interfases. Mtodo de Anlisis Proceso matemtico mediante el cual se determinan las deformaciones, esfuerzos y tensiones en de una estructura. Mtodo de Anlisis Aceptado Mtodo de anlisis que no requiere verificaciones adicionales y que forma parte de la prctica habitual de la ingeniera estructural. Mtodo de las Diferencias Finitas Mtodo de anlisis en el cual la ecuacin diferencial determinante se satisface en puntos discretos de la estructura. Mtodo de las Fajas Finitas Mtodo de anlisis en el cual la estructura se discretiza en fajas paralelas. Se asume la forma del campo de desplazamiento de las fajas y se mantiene compatibilidad parcial en las interfases entre elementos. Los parmetros de desplazamiento del modelo se determinan usando principios energticos variacionales o mtodos de equilibrio. Mtodo de las Lneas de Fluencia Mtodo de anlisis en el cual se examinan varios patrones posibles de lneas de fluencia con el objetivo de determinar la capacidad portante. Mtodo de las Placas Plegadas Mtodo de anlisis en el cual la estructura se subdivide en componentes tipo placa, y en las interfases entre componentes se satisfacen tanto los requisitos de equilibrio como los de compatibilidad. Mtodo de las Series o Armnicas Mtodo de anlisis en cual el modelo de cargas se subdivide en partes adecuadas, permitiendo que cada parte corresponda a un trmino de una serie convergente infinita mediante la cual se describen las deformaciones estructurales. Mtodo de los Elementos Finitos Mtodo de anlisis en el cual la estructura se discretiza en elementos conectados por medio de nodos, se asume la forma del campo de desplazamientos de los elementos, se mantiene compatibilidad parcial o total en las interfases entre elementos, y los desplazamientos nodales se determinan utilizando principios energticos variacionales o mtodos de equilibrio. Modelo Idealizacin matemtica o fsica de una estructura o componente que se utiliza para realizar un anlisis. Nodo Punto donde se encuentran elementos finitos o componentes de una grilla; en el contexto del mtodo de las diferencias finitas, punto donde se satisfacen las ecuaciones diferenciales determinantes. Nudo Punto donde se encuentran los ejes de los elementos, generalmente en puentes de cercha, arco, atirantados y suspendidos. Orttropo Perpendicular uno a otro; que tiene propiedades fsicas diferentes en dos o ms direcciones ortogonales. Posicin Determinante Ubicacin y orientacin de una carga transitoria que provoca las solicitaciones extremas. Punto de Contraflexin Punto donde cambia el sentido del momento flector; sinnimo de punto de inflexin. Rango de Tensiones Diferencia algebraica entre tensiones extremas. Relacin de Aspecto Relacin entre la longitud y el ancho de un rectngulo. Respuesta Lineal Comportamiento estructural en el cual las deformaciones son directamente proporcionales a las cargas.


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Respuesta No Lineal Comportamiento estructural en el cual las deformaciones no son directamente proporcionales a las cargas debido a la existencia de tensiones en el rango inelstico, deformaciones que modifican significativamente las solicitaciones, o una combinacin de ambas. Rigidez Solicitacin debida a una deformacin unitaria. Separacin entre Vigas Distancia entre centro y centro de las lneas de apoyo. Sistema de Tablero Superestructura en la cual el tablero est integrado con los componentes que lo soportan, o en la cual las solicitaciones o deformaciones de los componentes que soportan el tablero tienen una influencia significativa sobre dicho tablero. Sobrecarga de Carril Combinacin del eje tandem ms las cargas uniformemente distribuidas, o combinacin del camin de diseo ms la carga de diseo uniformemente distribuida. Solicitacin Deformacin, tensin o esfuerzo resultante (es decir, fuerza axial, esfuerzo de corte, momento torsor o flector) provocado por las cargas aplicadas, deformaciones impuestas o cambios volumtricos. Solucin Cerrada Una o ms ecuaciones, incluyendo aquellas basadas en series convergentes, que permiten calcular las solicitaciones introduciendo directamente las cargas y parmetros estructurales. Submodelo Parte constitutiva del modelo estructural global. Sujetadores Sistema de cables o varillas de alta resistencia que transfiere fuerzas entre elementos de la superestructura y/o entre la superestructura y elementos de la subestructura bajo cargas ssmicas u otras cargas dinmicas luego de contrarrestar un relajamiento inicial, a la vez que permite movimientos de origen trmico. Tablero Componente, con o sin superficie de rodamiento, que soporta directamente las cargas de las ruedas. Tandem Dos ejes de igual peso poco separados e interconectados mecnicamente. Teora de las Grandes Deformaciones Cualquier mtodo de anlisis en el cual se toman en cuenta los efectos de la deformacin sobre las solicitaciones. Teora de las Pequeas Deformaciones Base de los mtodos de anlisis que desprecian los efectos de la deformacin sobre las solicitaciones en la estructura. Unidad de Transmisin de Impacto (STU, Shock Transmission Unit) Dispositivo que proporciona una unin rgida temporaria entre elementos de la superestructura y/o entre la superestructura y elementos de la subestructura bajo cargas ssmicas, de frenado u otras cargas dinmicas, a la vez que permite movimientos de origen trmico. Unin Articulada Conexin puntual entre elementos por medio de un pasador ideal sin friccin. Vehculo Normalizado Secuencia de ejes que se utiliza como base comn para expresar la resistencia de los puentes. Viga Equivalente Viga individual recta o curva que resiste tanto flexin como torsin. Vigas Maestras Vigas que no estn en contacto fsico, que soportan un tablero de hormign colado in situ. Zona de Extremo Regin de las estructuras donde, debido a una discontinuidad estructural y/o distribucin de las cargas concentradas, no es aplicable la teora normal de vigas.

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4.3 A Ab Ac Ao As a

SIMBOLOGA = seccin de un larguero, viga o componente (mm2) (4.6.2.2.1) = seccin transversal de una barrera (mm2) (C4.6.2.6.1) = seccin transversal transformada para vigas de acero (mm2) (C4.6.6) = seccin encerrada por los ejes de los elementos (mm2) (C4.6.2.2.1) = seccin total de rigidizadores (mm2) (4.6.2.6.4) = longitud de la regin de transicin para ancho de ala efectivo de una viga cajn de hormign (mm); ancho de un rigidizador transversal, separacin o ancho de nervio en un tablero orttropo de acero (mm) (4.6.2.6.2) (4.6.2.6.4) = separacin de las vigas transversales (mm) (4.6.2.6.4) = longitud del neumtico (mm); ancho de una viga (mm); ancho de un elemento tipo placa (mm); ancho de ala a cada lado del alma (mm) (4.6.2.1.8) (4.6.2.2.1) (C4.6.2.2.1) (4.6.2.6.2) = ancho de ala efectivo correspondiente a la posicin particular de la seccin de inters en el tramo como se especifica en la Figura 4.6.2.6.2-1 (mm) (4.6.2.6.2) = ancho de ala efectivo para porciones interiores de un tramo segn se determina de la Figura 4.6.2.6.2-2; caso especial de be (mm) (4.6.2.6.2) = ancho de ala efectivo para fuerzas normales actuando en zonas de anclaje (mm) (4.6.2.6.2) = ancho de alma proyectado en el plano medio del tablero (mm) (4.6.2.6.2) = ancho de ala efectivo en apoyo interior o para tramo en voladizo segn se determina de la Figura 4.6.2.6.2-2; caso especial de be (mm) (4.6.2.6.2) = factor de continuidad; parmetro de rigidez (4.6.2.1.8) (4.6.2.2.1) = coeficiente de gradiente de momento (4.5.3.2.2b) = coeficiente adimensional de respuesta ssmica elstica (C4.7.4.3.2b) = parmetro para apoyos oblicuos (4.6.2.2.2e) = Dx/Dy; ancho de distribucin por carril (mm) (4.6.2.1.8) (4.6.2.2.1) = rigidez flexional en la direccin de las barras principales (Nmm2/mm) (4.6.2.1.8) = rigidez flexional en direccin perpendicular a las barras principales (Nmm2/mm) (4.6.2.1.8) = profundidad de una viga o larguero (mm); profundidad de un elemento (mm) (4.6.2.2.1) (C4.6.2.7.1) = distancia entre el alma exterior de una viga exterior y el borde interior de un cordn o barrera para el trfico (mm) (4.6.2.2.1) = profundidad de la superestructura (mm) (4.6.2.6.2) = mdulo de elasticidad (MPa); ancho equivalente (mm) (4.5.3.2.2b) (4.6.2.3) = mdulo de elasticidad de un cable, modificado para efectos no lineales (MPa) (4.6.3.7) = factor de correccin para distribucin; excentricidad de un carril respecto del centro de gravedad del conjunto de vigas (mm); separacin de los nervios en un tablero orttropo de acero (mm) (4.6.2.2.1) (C4.6.2.2.2d) (4.6.2.6.4) = distancia entre los centros de gravedad de la viga y el tablero (mm) (4.6.2.2.1) = tensin mayorada, corregida para tomar en cuenta los efectos de segundo orden (MPa) (4.5.3.2.2b)

B b be bm bn bo bs C Cm Csm c1 D Dx Dy d de do E EMOD e

eg fc


4-7

f2b f2s G Ga Gb GD Gp g gm g1 H h I Ic Ig IM Ip Is J K Kg k ks L Lb Lc Lg L1 L2 li u

= tensin correspondiente a M2b (MPa) (4.5.3.2.2b) = tensin correspondiente a M2s (MPa) (4.5.3.2.2b) solicitacin final aplicada a una viga (kN o kNmm); mdulo de corte (MPa) (4.6.2.2.4) (C4.6.3.3) = relacin entre la rigidez de la columna y la rigidez de los elementos que resisten la flexin de la columna en el extremo a (C4.6.2.5) = relacin entre la rigidez de la columna y la rigidez de los elementos que resisten la flexin de la columna en el extremo b (C4.6.2.5) = solicitacin debida a las cargas de diseo (kN o kNmm) (4.6.2.2.4) = solicitacin debida a la sobrecarga de camin (kN o kNmm) (4.6.2.2.4) = factor de distribucin; aceleracin de la gravedad (m/s2) (4.6.2.2.1) (C4.7.4.3.2) = factor de distribucin de la sobrecarga para mltiples carriles (4.6.2.2.4) = factor de distribucin de la sobrecarga para un solo carril (4.6.2.2.4) = altura promedio de la subestructura que soporta el asiento considerado (mm) (4.7.4.4) = profundidad del tablero (mm) (4.6.2.1.3) = momento de inercia (mm4) (4.5.3.2.2b) = momento de inercia de una columna (mm4); inercia de una seccin transversal transformada para vigas de acero (mm4) (C4.6.2.5) (C4.6.6) = momento de inercia de un elemento actuando para restringir la flexin de una columna (mm4) (C4.6.2.5) = incremento por carga dinmica (C4.7.2.1) = momento de inercia polar (mm4) (4.6.2.2.1) = inercia de una faja equivalente (mm4) (4.6.2.1.5) = constante torsional de St. Venant (mm4) (4.6.2.2.1) = factor de longitud efectiva para nervaduras de un arco; constante para diferentes tipos de construccin; factor de longitud efectiva para columnas (4.5.3.2.2b) (4.6.2.2.1) (4.6.2.5) = parmetro de rigidez longitudinal (mm4) (4.6.2.2.1) = factor utilizado para calcular el factor de distribucin para puentes multiviga (4.6.2.2.1) = factor de rigidez de una faja (N/mm) (4.6.2.1.5) = longitud de vano del tablero (mm); longitud de tramo (mm); longitud de tramo de una viga (mm); (4.6.2.1.3) (4.6.2.1.8) (4.6.2.2.1) = separacin entre puntos de arriostramiento (C4.6.2.7.1) = longitud de columna no arriostrada (mm) (C4.6.2.5) = longitud no apoyada de una viga u otro elemento de restriccin (mm) (C4.6.2.5) = longitud de tramo modificada tomada como el menor valor entre la longitud real 18.000 (mm); distancia entre puntos de inflexin de la viga transversal (mm) (4.6.2.3) (4.6.2.6.4) = distancias entre puntos de inflexin de la viga transversal (mm) (4.6.2.6.4) = longitud de tramo ideal (mm) (4.6.2.6.2) = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm); semilongitud de la nervadura del arco (mm)

H, H1, H2 = componente horizontal de la fuerza en un cable (N) (4.6.3.7)

4-8


(4.5.3.2.2b) (4.5.3.2.2c) M Mc MM Mw M1b = momento debido a la sobrecarga en un tablero emparrillado con vanos parcial o totalmente llenos (Nmm/mm) (4.6.2.1.8) = momento mayorado, corregido para tomar en cuenta los efectos de segundo orden; momento requerido para restringir el levantamiento provocado por los efectos trmicos (Nmm) (4.5.3.2.2b) (C4.6.6) = mtodo elstico multimodal (4.7.4.3.1) = mximo momento lateral en el ala debido a la carga de viento mayorada (Nmm) (C4.6.2.7.1) = menor momento de extremo de un elemento comprimido debido a cargas gravitatorias que no provoca desplazamiento lateral apreciable: es positivo si el elemento se flexiona con una nica curvatura y negativo si hay doble curvatura (Nmm) (4.5.3.2.2b) = momento en un elemento comprimido debido a cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anlisis de prtico elstico de primer orden convencional: siempre es positivo (Nmm) (4.5.3.2.2b) = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral, , mayor que u/1500, calculado mediante un anlisis de prtico elstico de primer orden convencional: siempre es positivo (Nmm) (4.5.3.2.2b) = fuerza axial (N); mnima longitud de apoyo (mm) (C4.6.6) (4.7.4.4) = nmero de vigas o largueros (4.6.2.2.1) = nmero de clulas de una viga cajn de hormign (4.6.2.2.1) = nmero de carriles de diseo (4.6.2.2.1) = relacin modular entre viga y tablero (4.6.2.2.1) = carga por eje (N) (4.6.2.1.3) = presin de viento horizontal de diseo (MPa) (C4.6.2.7.1) = carga de pandeo de Euler (N) (4.5.3.2.2b) = carga axial mayorada (N) (4.5.3.2.2b) = carga axial mayorada (N) (4.5.3.2.2b) = fuerza de viento lateral aplicada en el punto de arriostramiento (N) (C4.6.2.7.1) = presin de los neumticos (MPa) (4.6.2.1.8) = carga ssmica esttica equivalente uniforme por unidad de longitud de puente que se aplica para representar el modo de vibracin primario (N/mm) (C4.7.4.3.2c) = intensidad de la carga ssmica esttica equivalente que se aplica para representar el modo de vibracin primario (N/mm) (C4.7.4.3.2b) = carga uniforme arbitrariamente fijada igual a 1,0 (N/mm) (C4.7.4.3.2b) = distribucin de carga a viga exterior en trminos de los carriles; radio de curvatura (mm) (C4.6.2.2.2d) (C4.6.6) = factor de reduccin para solicitacin longitudinal en puentes oblicuos (4.6.2.3) = separacin de los elementos de apoyo (mm); separacin de las vigas o almas (mm); oblicuidad de un apoyo medida a partir de una recta perpendicular al tramo () (4.6.2.1.3) (4.6.2.2.1) (4.7.4.4) = separacin de las barras de un emparrillado (mm) (4.6.2.1.3)

M2b

M2s

N Nb Nc NL n P PD Pe Pu Pu Pw p pe pe(x) po R r S Sb


4-9

SM s TG TH Tm Tu TUG t tg

= mtodo elstico unimodal (4.7.4.3.1) = longitud de un elemento lateral (mm) (C4.6.2.2.1) = gradiente de temperatura ( C) (C4.6.6) = mtodo de historia de tiempo (4.7.4.3.1) = perodo de un puente (s) (C4.7.4.3.2b) = temperatura uniforme especificada (C) (C4.6.6) = temperatura promediada en la seccin transversal (C) (C4.6.6) = espesor de un elemento tipo placa (mm); espesor de una placa de ala en un tablero orttropo de acero (mm) (C4.6.2.2.1) (4.6.2.6.4) = espesor de un emparrillado de acero o plancha de acero corrugado, incluyendo la sobrecapa de hormign o componente de hormign estructural integral, menos una tolerancia para considerar los efectos del pulido, ranurado o desgaste (mm) (4.6.2.2.1) = espesor de una sobrecapa estructural (mm) (4.6.2.2.1) = profundidad de una losa de hormign (mm) (4.6.2.2.1) = mximo corte vertical a 3d L/4 debido a cargas de rueda distribuidas lateralmente como se especifica en este documento (N) (4.6.2.2.2a) = corte vertical debido a la sobrecarga distribuida (N) (4.6.2.2.2a) = mximo corte vertical a 3d L/4 debido a cargas de rueda no distribuidas (N) (4.6.2.2.2a) = deformacin correspondiente a po (mm) (C4.7.4.3.2b) = mximo valor de vs(x) (mm) (C4.7.4.3.2c) = ancho entre bordes de un puente (mm); fuerza de viento mayorada por unidad de longitud (N/mm); peso total de un cable (N); peso total de un puente (N) (4.6.2.2.1) (C4.6.2.7.1) (4.6.3.7) (4.7.4.3.2c) = la mitad de la separacin entre almas, ms el vuelo total (mm) (4.6.2.2.1) = ancho modificado entre bordes de un puente, tomado igual al menor valor entre el ancho real del puente 18.000 en el caso de carga en mltiples carriles o 9000 en el caso de carga en un solo carril (mm) (4.6.2.3) = ancho de la seccin transversal de un elemento (mm) (C4.6.6) = carga permanente nominal, no mayorada, de la superestructura del puente y la subestructura tributaria (N/mm) (C4.7.4.3.2) (4.7.4.3.2c) = distancia vertical a partir del centro de gravedad de la seccin transversal (mm) (C4.6.6) = distancia entre una carga y el punto de apoyo (mm) (4.6.2.1.3) = distancia horizontal entre el centro de gravedad del conjunto de vigas y la viga exterior (mm) (C4.6.2.2.2d) = distancia horizontal entre el centro de gravedad del conjunto de vigas y cada una de las vigas (mm) (C4.6.2.2.2d) = ngulo formado por el cable y la horizontal (); coeficiente de expansin trmica (mm/mm/C); flexibilidad generalizada (4.6.3.7) (C4.6.6) (C4.7.4.3.2b) = participacin generalizada (C4.7.4.3.2b) = factor de carga; masa generalizada (C4.6.2.7.1) (C4.7.4.3.2b) = prolongacin del ancho del vuelo (mm) (C4.6.2.6.1) = amplificador de momento o tensin para deformacin en modo arriostrado (4.5.3.2.2b)

to ts VLD VLL VLU vs(x) vs,MAX W We W1 w w(x) z X Xext x W b

4-10


s u i E

= amplificador de momento o tensin para deformacin en modo no arriostrado (4.5.3.2.2b) = deformacin unitaria axial uniforme debida a la expansin trmica axial (mm/mm) (C4.6.6) = modificador de las cargas relacionado con la ductilidad, redundancia e importancia operativa como se especifica en el Artculo 1.3.2.1 (C4.2.6.7.1) = ngulo de oblicuidad () (4.6.2.2.1) = coeficiente de Poisson (4.6.2.2.1) = tensin interna debida a los efectos trmicos (MPa) (C4.6.6) = factor de resistencia para compresin axial; rotacin por unidad de longitud (4.5.3.2.2b) (C4.6.6)

4.4

MTODOS DE ANLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

C4.4 Existen numerosos programas computacionales para el anlisis de puentes. Estos programas implementan diferentes mtodos de anlisis, desde frmulas sencillas hasta detallados procedimientos por elementos finitos. Muchos programas contienen hiptesis especficas en sus cdigos, las cuales pueden o no ser aplicables a cada caso particular. Antes de utilizar un programa determinado el Diseador debera comprender claramente las hiptesis bsicas del software y la metodologa que implementa. Un programa es apenas una herramienta, y el usuario es responsable por los resultados generados. En consecuencia, todos los datos obtenidos mediante un software se deberan verificar en la medida de lo posible. Los programas se deberan verificar contra los resultados de: Soluciones cerradas universalmente aceptadas, Otros programas previamente verificados, o Ensayos fsicos.

Se puede utilizar cualquier mtodo de anlisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensin-deformacin para los materiales propuestos, incluyendo pero no limitados a: Mtodos clsicos de fuerza y desplazamientos, Mtodo de las diferencias finitas, Mtodo de los elementos finitos, Mtodo de las placas plegadas, Mtodo de las fajas finitas, Analoga de la grilla, Mtodos de las series u otros mtodos armnicos, Mtodos basados en la formacin de rtulas plsticas, y Mtodo de las lneas de fluencia. El Diseador ser responsable por la implementacin de los programas computacionales utilizados para facilitar el anlisis estructural y por la interpretacin y uso de los resultados obtenidos. En la documentacin tcnica se deber especificar el nombre, versin y fecha de lanzamiento del software utilizado.

El propsito de identificar el software es establecer que satisfaga los requisitos codificados y permitir ubicar los puentes diseados con ayuda de software que posteriormente pudieran resultar defectuosos.


4-11

4.5

MODELOS MATEMTICOS C4.5.1 Los estados lmites de servicio y fatiga se deberan analizar como totalmente elsticos, al igual que los estados lmites de resistencia, excepto en el caso de ciertas vigas continuas para las cuales expresamente se permite un anlisis inelstico, redistribucin inelstica del momento flector negativo e investigacin de la estabilidad. Los estados lmites correspondientes a eventos extremos pueden requerir investigar el colapso en base a modelos totalmente inelsticos. Los puentes muy flexibles, por ejemplo los puentes suspendidos o atirantados, se deberan analizar utilizando mtodos elsticos no lineales, tales como la teora de las grandes deformaciones. La necesidad de realizar un modelado sofisticado de las fundaciones depende de la sensibilidad de la estructura a los movimientos de las fundaciones. En algunos casos las fundaciones se pueden modelar de un modo muy sencillo, por ejemplo como un apoyo indeformable. En otros casos puede ser suficiente estimar el asentamiento. Si la respuesta estructural es particularmente sensible a las condiciones de borde, como en el caso de un arco de extremos fijos o el clculo de frecuencias naturales, las fundaciones se deberan modelar rigurosamente para considerar las condiciones existentes. En lugar de utilizar un modelo riguroso, se pueden variar las condiciones de borde imponiendo lmites extremos, tales como condicin de fijo o libre de restricciones, y considerar las envolventes de las solicitaciones.

4.5.1 Requisitos Generales Los modelos matemticos debern incluir las cargas, geometra y comportamiento de los materiales de la estructura, y, cuando corresponda, las caractersticas de respuesta de las fundaciones. El modelo se deber elegir en base a los estados lmites investigados, la solicitacin a cuantificar y la precisin requerida. A menos que se permitida lo contrario, la consideracin de las barreras compuestas continuas se deber limitar a los estados lmites de servicio y fatiga y a la evaluacin estructural. La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas, cordones, medianas elevadas y barreras no se deber considerar en el anlisis estructural.

A los fines de la presente seccin, en el modelo matemtico de la fundacin se deber incluir una representacin adecuada del suelo y/o roca que soporta el puente. En el caso del diseo sismorresistente tambin se debera considerar el movimiento bruto y la licuefaccin del suelo.

4.5.2 Comportamiento de los Materiales Estructurales 4.5.2.1 Comportamiento Elstico vs. Comportamiento Inelstico

Para los propsitos del anlisis se deber considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un lmite elstico, e inelsticamente luego de superar dicho lmite. Las acciones en el estado lmite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelstico como en el rango elstico. 4.5.2.2 Comportamiento Elstico C4.5.2.2

Las propiedades y caractersticas de elasticidad de los materiales debern satisfacer los requisitos de las Secciones 5, 6, 7 y 8. Cuando corresponda, los cambios que sufren estos valores debido a la maduracin del hormign y a los efectos ambientales se deberan incluir en

4-12


el modelo. Las propiedades de rigidez de los elementos de hormign y los elementos compuestos se debern basar en secciones fisuradas y/o no fisuradas consistentes con el comportamiento anticipado. Las caractersticas de rigidez de los puentes tipo viga y losa se pueden basar en la participacin plena de los tableros de hormign.

Ensayos realizados indican que en el rango de comportamiento estructural elstico la fisuracin del hormign parece afectar poco el comportamiento global de las estructuras de puentes. Por lo tanto, para los propsitos del anlisis estructural, este efecto se puede despreciar modelando el hormign como no fisurado (King et al. 1975). C4.5.2.3 Siempre que sea tcnicamente posible, el mecanismo de falla preferido se deber basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural. El mecanismo seleccionado se debera utilizar para estimar la solicitacin extrema que se puede aplicar adyacente a una rtula. La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacin de una rtula plstica en una ubicacin no deseada, generando un mecanismo diferente al proyectado.

4.5.2.3

Comportamiento Inelstico

Se deber demostrar que la secciones de los componentes que pueden sufrir deformacin inelstica son dctiles o se ductilizan mediante confinamiento u otros medios. Si se utiliza un anlisis inelstico se deber determinar un mecanismo de falla de diseo preferido y la ubicacin de las rtulas correspondientes. En el anlisis se deber comprobar que las fallas por corte, pandeo y adherencia de los componentes estructurales no preceden la formacin de un mecanismo inelstico de flexin. Se debera considerar la sobrerresistencia no intencional que puede adquirir un componente en el cual se anticipa rotulacin. Se deber tomar en cuenta el deterioro de la integridad geomtrica de la estructura que pueden provocar las grandes deformaciones. El modelo inelstico se deber basar ya sea en los resultados de ensayos fsicos o bien en una representacin del comportamiento carga-deformacin validado mediante ensayos. Si se anticipa que se lograr comportamiento inelstico por medio de confinamiento, las probetas de ensayo debern incluir los elementos que proveen dicho confinamiento. Si se anticipa que las solicitaciones extremas sern repetitivas, los ensayos debern reflejar su naturaleza cclica. A menos que se especifique lo contrario, las tensiones y deformaciones se debern basar en una distribucin lineal de las deformaciones unitarias en la seccin transversal de los componentes prismticos. Se deber considerar la deformacin por corte de los componentes de gran altura. No se debern superar los lmites de deformacin especfica del hormign, segn lo especificado en la Seccin 5. Cuando corresponda, se deber tomar en cuenta el comportamiento inelstico de los componentes comprimidos. 4.5.3 Geometra 4.5.3.1 Teora de las Pequeas Deformaciones

C4.5.3.1 En general la teora de las pequeas deformaciones es adecuada para analizar puentes tipo viga. Los puentes que resisten cargas fundamentalmente a travs de una cupla

Si la deformacin de la estructura no origina un cambio significativo de las solicitaciones debido a un aumento de la excentricidad de las fuerzas de compresin o traccin,


4-13

dichas solicitaciones secundarias se pueden ignorar.

cuyas fuerzas de traccin y compresin permanecen esencialmente en ubicaciones fijas una respecto de la otra a medida que el puente se deforma, como en el caso de las cerchas y los arcos atirantados, generalmente no son sensibles a las deformaciones. Las columnas y estructuras en las cuales los momentos flectores aumentan o disminuyen por efecto de la deformacin tienden a ser sensibles a las deformaciones. Estas estructuras incluyen los puentes suspendidos, los puentes atirantados muy flexibles y algunos arcos no atirantados. En muchos casos el grado de sensibilidad se puede evaluar mediante un mtodo aproximado de un solo paso, como por ejemplo el mtodo del factor de amplificacin de momentos. En los dems casos puede ser necesario realizar un anlisis de segundo orden completo. El lmite tradicional entre las teoras de las pequeas y grandes deformaciones se vuelve menos claro a medida que los puentes y sus componentes se vuelven ms flexibles gracias a los avances en la tecnologa de los materiales, la sustitucin de lmites de deformacin obligatorios por lmites opcionales y la tendencia hacia un diseo ms preciso y optimizado. Al seleccionar un mtodo de anlisis el Ingeniero debe considerar todos estos aspectos.

4.5.3.2

Teora de las Grandes Deformaciones C4.5.3.2.1 Un anlisis de grandes deformaciones correctamente formulado es aqul que permite obtener todas las solicitaciones necesarias para el diseo. No requiere la aplicacin posterior de factores de amplificacin de momentos. La presencia de fuerzas de compresin axial amplifica tanto la falta de linealidad geomtrica de un componente como la deformacin provocada por las cargas no tangenciales que actan sobre el mismo, consecuentemente aumentando la excentricidad de la fuerza axial con respecto al eje del componente. El efecto sinergtico de esta interaccin es el aparente ablandamiento del componente, es decir, una prdida de rigidez. Esto habitualmente recibe el nombre de efecto de segundo orden. Lo inverso es vlido para la traccin. A medida que la tensin de compresin axial se vuelve un porcentaje mayor de la tensin de pandeo de Euler, este efecto se vuelve cada vez ms significativo. El efecto de segundo orden surge de la traslacin de la carga aplicada, lo cual aumenta la excentricidad. Se considera una no linealidad geomtrica, y tpicamente se toma en cuenta resolviendo las ecuaciones de equilibrio de forma iterativa o bien utilizando trminos de rigidez geomtrica en el rango elstico (Przemieniecki 1968). El calculista debera tener presente las caractersticas de las

4.5.3.2.1 Requisitos Generales Si la deformacin de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones, en las ecuaciones de equilibrio se debern considerar los efectos de la deformacin. Los efectos de la deformacin y falta de linealidad geomtrica de los componentes se deber incluir en los anlisis de estabilidad y en los anlisis de grandes deformaciones. Para los componentes de hormign esbeltos comprimidos, el anlisis deber considerar las caractersticas de los materiales que varan en funcin del tiempo y las tensiones. En el anlisis de prticos y cerchas se deberan considerar los efectos de la interaccin entre las fuerzas de traccin y compresin axial en componentes adyacentes.

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En el rango no lineal slo se debern utilizar cargas mayoradas, y no se deber aplicar superposicin de solicitaciones. En los anlisis no lineales el orden de aplicacin de las cargas deber ser consistente con la aplicacin de las cargas en la estructura real.

herramientas informticas utilizadas, las hiptesis en las cuales se basan, y los procedimientos numricos utilizados en el cdigo fuente. White y Hajjar (1991) y Galambos (1988) presentan discusiones sobre este tema. Ambos trabajos se refieren a estructuras metlicas, pero la teora y las aplicaciones son de uso generalizado. Ambos contienen numerosas referencias adicionales que resumen los conocimientos ms avanzados en el rea. Debido a que un anlisis de grandes deformaciones es inherentemente no lineal, las cargas no son proporcionales a los desplazamientos y no se pueden superponer. Por lo tanto, el orden de aplicacin de las cargas puede ser importante y los enfoques tradicionales, tales como las funciones de influencia, no se pueden aplicar directamente. Las cargas se deberan aplicar en el orden que las experimenta la estructura, es decir, etapas de carga permanente correspondientes a peso propio seguidas por sobrecargas, etc. Si la estructura sufre deformacin no lineal, las cargas se deberan aplicar de forma incremental tomando en cuenta los cambios de rigidez luego de cada incremento. Cuando se lleva a cabo un anlisis no lineal es conveniente realizar un anlisis lineal como base y aplicar los procedimientos empleados en el problema a resolver a una estructura sencilla que se pueda analizar manualmente, tal como una viga en voladizo. Esto le permite al calculista observar y comprender su comportamiento de una manera que no es posible aplicando modelos ms complejos.

4.5.3.2.2 Mtodos Aproximados 4.5.3.2.2a Requisitos Generales C4.5.3.2.2a El procedimiento de amplificacin de momentos aqu descrito corresponde a una entre las diferentes variaciones posibles del proceso aproximado, y fue seleccionado como un compromiso entre precisin y sencillez de aplicacin. Se cree que es conservador. En AISC (1993) el lector encontrar un procedimiento alternativo que se cree ms preciso que el especificado en este documento. Este procedimiento alternativo requiere clculos suplementarios que no son habituales cuando se disea un puente con ayuda de modernos mtodos computacionales. En algunos casos la magnitud del movimiento implcito en el proceso de amplificacin de momentos es fsicamente imposible de lograr. Por ejemplo, el movimiento real de una pila puede estar limitado a la distancia entre los extremos de las vigas longitudinales y el paramento del estribo. En aquellos casos en los cuales el movimiento est limitado, los factores de amplificacin de momentos de los elementos as limitados se pueden reducir de forma acorde.

Cuando las Secciones 5, 6 y 7 lo permitan, los efectos de la deformacin sobre las solicitaciones en vigascolumna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el mtodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacin de momentos.


4-15

4.5.3.2.2b

Amplificacin de Momentos Vigas-Columna

C4.5.3.2.2b

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera:

M c = b M 2b + s M 2 s

(4.5.3.2.2b-1) (4.5.3.2.2b-2)

f c = b f 2b + s f 2 sdonde:

b =

Cm 1,0 Pu 1 Pe

(4.5.3.2.2b-3)

s =

Pu 1 Pe

1

(4.5.3.2.2b-4)

y donde: Pu = carga axial mayorada (N) Pe = carga de pandeo de Euler (N) = factor de resistencia para compresin axial, especificado en las Secciones 5, 6 y 7 segn corresponda M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anlisis de prtico elstico convencional de primer orden, siempre positivo (Nmm) f2b = tensin correspondiente a M2b (MPa) M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral, , mayor que u/1500, calculado mediante un anlisis de prtico elstico convencional de primer orden, siempre positivo (Nmm) f2s = tensin correspondiente a M2s (MPa) Para columnas compuestas de acero/hormign la carga

4-16


de pandeo de Euler, Pe, se deber determinar como se especifica en el Artculo 6.9.5.1. Para todos los dems casos Pe se deber tomar como:Pe = 2 EI ( K u )2

(4.5.3.2.2b-5)

donde: u = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm) K = factor de longitud efectiva como se especifica en el Artculo 4.6.2.5 E = mdulo de elasticidad (MPa) I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4) Para los elementos comprimidos de hormign tambin se debern aplicar los requisitos del Artculo 5.7.4.3. Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral, s se deber tomar como 1,0 a menos que un anlisis indique que se puede utilizar un valor menor. Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral, b se deber determinar como para un elemento arriostrado y s como para un elemento no arriostrado. Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos, Cm se puede tomar como:Cm = 0 , 6 + 0 , 4 M1b 0,4 M 2b

(4.5.3.2.2b-6)

En el Captulo C del comentario de AISC (1994), se demuestra que el anterior lmite Cm 0,4 es innecesario.

donde: M1b = menor momento de extremo M2b = mayor momento de extremo La relacin M1b/M2b se considera positiva si el componente se flexiona con una nica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura. Para todos los dems casos Cm se deber tomar como 1,0. En las estructuras que no estn arriostradas contra el desplazamiento lateral, los elementos flexionados y unidades de la fundacin que forman prticos con el elemento comprimido se debern disear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en


4-17

la unin. Si los elementos comprimidos estn sujetos a flexin respecto de ambos ejes principales, el momento respecto de cada eje se deber amplificar aplicando , determinado a partir de las correspondientes condiciones de restriccin respecto de dicho eje. Si un grupo de elementos comprimidos en un nivel comprende un caballete, o si estn conectados de manera integral a la misma superestructura, y resisten el desplazamiento lateral de la estructura colectivamente, el valor de s se deber calcular para el grupo de elementos con Pu y Pe igual a las sumatorias para todas las columnas del grupo. 4.5.3.2.2c Amplificacin de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anlisis de pequeas deformaciones se debern amplificar aplicando el factor de amplificacin, b, segn lo especificado en el Artculo 4.5.3.2.2b, con las siguientes definiciones: u = semilongitud de la nervadura del arco (mm) K = factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1 Cm = 1,0Tabla 4.5.2.2c-1 Valores de K para longitud efectiva de nervaduras de arcoRelacin Flecha / Longitud 0,1 0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 Arco Arco Triarticulado Biarticulado 1,16 1,13 1,16 1,04 1,10 1,16 Arco Fijo 0,70 0,70 0,72

4.5.3.2.3 Mtodos Refinados Los mtodos de anlisis refinados se debern basar en el concepto de fuerzas satisfaciendo equilibrio en una posicin deformada.

C4.5.3.2.3 El equilibrio flexional en una posicin deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultneas, o bien evaluando una solucin cerrada formulada utilizando la geometra desplazada.C4.5.4

4.5.4 Condiciones de Borde de los Modelos

Las condiciones de borde debern representar las caractersticas reales de apoyo y continuidad. Las condiciones de fundacin se debern modelar de manera que representen las propiedades del suelo que

Si no es posible evaluar con precisin las condiciones de borde, se pueden establecer lmites para sus efectos.

4-18


subyace al puente, la interaccin suelo-pilote y las propiedades elsticas de los pilotes.4.5.5 Elementos Equivalentes C4.5.5

Los componentes no prismticos se pueden modelar discretizando los componentes en un nmero de elementos de un reticulado con propiedades de rigidez representativas de la estructura real en la ubicacin del elemento. Los componentes o grupos de componentes de puentes de seccin transversal constante o variable se pueden modelar como un nico componente equivalente, siempre que ste represente todas las propiedades de rigidez de los componentes o grupos de componentes. Las propiedades de rigidez equivalentes se pueden obtener mediante soluciones cerradas, integracin numrica, anlisis de submodelos y analogas en serie y en paralelo.

Se pueden utilizar los elementos de prtico estndares disponibles en los programas de anlisis. La cantidad de elementos requeridos para modelar la variacin no prismtica depende del tipo de comportamiento modelado, por ejemplo, anlisis esttico, dinmico o de estabilidad. Tpicamente, con ocho elementos por tramo se obtiene un grado de precisin suficiente para las acciones en una viga cargada estticamente con propiedades seccionales que varan gradualmente. Se requieren menos elementos para construir modelos para anlisis de deformacin y frecuencias. Alternativamente, se pueden utilizar elementos que se basan en los ahusamientos y secciones transversales supuestos. Karabalis (1983) presenta un examen exhaustivo de este tema. Contiene formas explcitas de los coeficientes de rigidez para secciones rectangulares linealmente ahusadas, secciones con alas y secciones tipo cajn. Aristizabal (1987) presenta ecuaciones similares en un formato sencillo que se pueden implementar fcilmente en programas de software que se basan en la rigidez. Adems, tanto Karabalis (1983) como Aristizabal (1987) presentan gran cantidad de bibliografa.

4.6

ANLISIS ESTTICO

4.6.1 Influencia de la Geometra en Planta 4.6.1.1 Relacin de Aspecto en Planta C4.6.1.1

Si la longitud de tramo de una superestructura con secciones transversales cerradas rgidas a la torsin es mayor que 2,5 veces su ancho, la superestructura se puede idealizar como una viga de alma nica. Para aplicar este criterio se debern utilizar las siguientes definiciones referentes a las dimensiones: Ancho ancho del ncleo de un tablero monoltico, o distancia media entre las caras externas de las almas exteriores. Longitud para puentes rectangulares simplemente apoyados distancia entre juntas del tablero. Longitud para puentes continuos y/o puentes oblicuos longitud del lado mayor del rectngulo que se puede dibujar dentro de la vista en planta del ancho del tramo ms pequeo, segn lo aqu definido.

Si la distorsin transversal de una superestructura es pequea con respecto a la deformacin longitudinal, la primera no afecta significativamente la distribucin de las cargas, y por lo tanto la idealizacin en forma de una viga equivalente resulta apropiada. La distorsin transversal relativa depende de la relacin entre el ancho y la altura de la estructura, dependiendo esta ltima a su vez de la longitud. Por lo tanto, los lmites de esta idealizacin se determinan en trminos de la relacin ancho-longitud efectiva. Segn corresponda se han de superponer las torsiones, momentos, cortes y fuerzas de reaccin simultneas. La idealizacin en forma de viga equivalente no anula la necesidad de investigar el alabeo de las estructuras metlicas. En todas las idealizaciones en forma de viga equivalente la excentricidad de las cargas se debera considerar con respecto al eje de la viga equivalente.


4-19

Esta restriccin no se aplica a las vigas tipo cajn de mltiples clulas hormigonadas in situ.4.6.1.2 Estructuras de Planta Curva

4.6.1.2.1 Requisitos Generales Excepto en el caso de las vigas cajn de mltiples clulas hormigonadas in situ, los segmentos de las superestructuras de planta curva que tienen secciones cerradas rgidas a la torsin y cuyo ngulo central subtendido por un tramo o porcin curva es menor que 12,0 se pueden analizar como si el segmento fuera recto. Las vigas cajn de mltiples clulas hormigonadas in situ de planta curva se pueden disear como una viga de alma nica de segmentos rectos, para ngulos centrales de hasta 34 en un tramo, a menos que otras solicitaciones determinen lo contrario. Los efectos de la curvatura se pueden despreciar en las secciones transversales abiertas cuyo radio es tal que el ngulo central subtendido por cada tramo es menor que el valor indicado en la Tabla 1.Tabla 4.6.1.2.1-1 ngulo central lmite para despreciar la curvatura al determinar los momentos flectores primariosNmero de vigas 2 34 5 ms ngulo para un tramo 2 3 4 ngulo para dos o ms tramos 3 4 5

C4.6.1.2.1 El ngulo lmite especificado para las secciones cerradas rgidas a la torsin corresponde a una excentricidad de alrededor de 2,5 por ciento de la longitud de la curva horizontal. La experiencia analtica indica que la excentricidad debida a pequeas curvaturas slo provoca solicitaciones despreciables. En un estudio realizado por la Universidad de California, Davis (para Caltrans) indica que, si se utilizan segmentos rectos en tramos con ngulos centrales de hasta 34 en un tramo, los factores de distribucin utilizados en las expresiones del diseo por factores de carga y resistencia se comparan favorablemente con los factores de distribucin de los anlisis de mallas.

4.6.1.2.2 Superestructuras de Una Sola Viga Rgidas a la Torsin Una superestructura de una sola viga, de planta curva, rgida a la torsin, que satisface los requisitos del Artculo 4.6.1.1 se puede analizar para las solicitaciones globales como si se tratara de una viga de eje curvo. La ubicacin del eje de esta viga se deber tomar en el centro de gravedad de su seccin transversal, y la excentricidad de las cargas permanentes se deber establecer mediante consideraciones volumtricas.

C4.6.1.2.2 Para que sean aplicables los requisitos sobre relacin de aspecto del Artculo 4.6.1.1, tal como se especifica, la planta se debe linealizar hipotticamente. Las solicitaciones se deberan calcular en base a la geometra curva real. En las secciones transversales simtricas el centro de gravedad de las cargas permanentes no coincide con el centro de gravedad. Es necesario investigar el centro de corte de la seccin transversal y la excentricidad resultante. C4.6.1.2.3 Este requisito es consistente con el lmite de

4.6.1.2.3 Superestructuras de Mltiples Vigas A excepcin de las superestructuras de una sola viga

4-20


rgidas a la torsin, las superestructuras de planta curva se pueden analizar como mallas o continuos en los cuales se asume que los segmentos de las vigas longitudinales entre nodos son rectos. La excentricidad real del segmento comprendido entre nodos no deber ser mayor que 2,5 por ciento de la longitud del segmento.4.6.2 Mtodos de Anlisis Aproximados 4.6.2.1 Tableros

excentricidad especificado en el Artculo 4.6.1.2.1.

4.6.2.1.1 Requisitos Generales Un mtodo de anlisis aproximado en el cual el tablero se subdivide en fajas perpendiculares a los componentes de apoyo se considerar aceptable para los tableros, excepto para aquellos tableros formados por emparrillados con sus vanos total o parcialmente llenos, para los cuales se debern aplicar los requisitos del Artculo 4.6.2.1.8. Si se utiliza el mtodo de las fajas, el momento extremo positivo de cualquier panel de tablero entre vigas se considerar actuando en todas las regiones de momento positivo. De manera similar, el momento extremo negativo de cualquier viga se considerar actuando en todas las regiones de momento negativo.

C4.6.2.1.1 Este modelo es anlogo al de ediciones anteriores de las Especificaciones AASHTO. Para determinar los anchos de las fajas se consideran los efectos de la flexin en la direccin secundaria y la torsin sobre la distribucin de las solicitaciones internas, a fin de obtener solicitaciones de flexin que se aproximen a las que se obtendran mediante un mtodo de anlisis ms refinado. Dependiendo del tipo de tablero, para el modelado y diseo en la direccin secundaria se puede utilizar una de las siguientes aproximaciones: Disear la faja secundaria de manera similar a la faja primaria, con todos los estados lmites aplicables; Determinar los requisitos de resistencia en la direccin secundaria como un porcentaje de los requisitos correspondientes a la direccin primaria como se especifica en el Artculo 9.7.3.2 (es decir, aplicar el enfoque tradicional para losas de hormign armado de las ediciones anteriores de las Especificaciones Estndares AASHTO); o Especificar requisitos estructurales y/o geomtricos mnimos para la direccin secundaria independientemente de las solicitaciones reales, como se hace para la mayora de los tableros de madera. El modelo aproximado de las fajas se basa en tableros rectangulares. En la actualidad, a nivel nacional, aproximadamente dos tercios de todos los puentes son oblicuos. Aunque la oblicuidad en general tiende a disminuir las solicitaciones extremas, tambin produce momentos negativos en las esquinas, momentos torsores en las zonas de los extremos, una considerable redistribucin de las reacciones, adems de una variedad de fenmenos estructurales que deberan ser considerados en el diseo.


4-21

4.6.2.1.2 Aplicabilidad En lugar de realizar un anlisis, estar permitido utilizar ayudas para el diseo para disear tableros que contienen elementos prefabricados, siempre que comportamiento del tablero est documentado y avalado por evidencia tcnica suficiente. El Ingeniero ser responsable por la precisin e implementacin de cualquier ayuda para el diseo utilizada. Para puentes de losa y losas de hormign de ms de 4600 mm de longitud y que se extienden fundamentalmente en la direccin paralela al trfico se debern aplicar los requisitos del Artculo 4.6.2.3. 4.6.2.1.3 Ancho de las Fajas Equivalentes Interiores El ancho de la faja equivalente de un tablero se puede tomar como se especifica en la Tabla 1. Si el tablero se extiende fundamentalmente en la direccin paralela al trfico, las fajas que soportan una carga de eje no se debern tomar mayores que 1000 mm en el caso de emparrillados abiertos, y no mayores que 3600 mm para todos los dems tableros en los cuales se investiga carga en mltiples carriles. Para los vuelos de tableros, cuando sea aplicable, se pueden utilizar los requisitos del Artculo 3.6.1.3.4 en lugar del ancho de faja especificado en la Tabla 1 para vuelos de tableros. Las fajas equivalentes para tableros que se extienden fundamentalmente en la direccin transversal no estarn sujetas a limitaciones de ancho. En la Tabla 1 se utiliza la siguiente simbologa: S h L P = separacin de los elementos de apoyo (mm) = altura del tablero (mm) = longitud de tramo del tablero (mm) = carga de eje (N) C4.6.2.1.3 Los valores indicados para anchos de faja equivalente y requisitos de resistencia en la direccin secundaria se basan en experiencias previas. Con el advenimiento de experiencia prctica y futuros trabajos de investigacin ser posible refinar estos valores. Para obtener la carga por unidad de ancho de la faja equivalente, dividir la carga total en un nico carril de diseo por el ancho de faja calculado.

Sb = separacin de las barras del emparrillado (mm) +M = momento positivo M = momento negativo X = distancia entre la carga y el punto de apoyo (mm)

4-22


Tabla 4.6.2.1.3-1 Fajas equivalentesDIRECCIN DE LA FAJA PRIMARIA EN RELACIN CON EL TRFICO Vuelo Paralela o perpendicular

TIPO DE TABLERO

ANCHO DE LA FAJA PRIMARIA (mm)

Hormign:

Colado in situ

1140 + 0,833X +M: M: +M: M: +M: M: 660 + 0,55S 1220 + 0,25S 660 + 0,55S 1220 + 0,25S 660 + 0,55S 1220 + 0,25S

Colado in situ con encofrados perdidos

Paralela o perpendicular

Prefabricado, postesadoAcero:

Paralela o perpendicular

Emparrillado abierto Emparrillado con vanos total o parcialmente llenos Emparrillados compuestos sin relleno en los vanosMadera:

Barras principales Barras principales Barras principales

0,007P +4,0Sb Se aplica el articulo 4.6.2.1.8 Se aplica el articulo 4.6.2.1.8

Madera laminada y encolada prefabricadao No interconectada Paralela Perpendicular Paralela Perpendicular Paralela Perpendicular Paralela Perpendicular Paralela Perpendicular 2,0h + 760 2,0h + 1020 2280h + 0,07L 4,0h + 760 0,066S + 2740 0,84S + 610 2,0h + 760 4,0h + 1020 2,0h + 760 2,0h + 1020

o

Interconectada

Laminada y tesada Laminada y clavadao Tableros continuos o paneles interconectados Paneles no interconectados

o


4-23

Los tableros de tablones de madera se debern disear para la carga de rueda del camin de diseo distribuida en la totalidad del rea de contacto de los neumticos. Para los tablones transversales, es decir para los tablones perpendiculares a la direccin del trfico: Si wp 250 mm, se deber asumir que la totalidad del ancho del tabln soporta la carga de rueda. Si wp < 250 mm, la porcin de la carga de rueda soportada por un tabln se deber determinar como la relacin entre wp y 250 mm. Para los tablones longitudinales: Si wp 500 mm, se deber asumir que la totalidad del ancho del tabln soporta la carga de rueda. Si wp < 500 mm, la porcin de la carga de rueda soportada por un tabln se deber determinar como la relacin entre wp y 500 mm. donde: wp = ancho del tabln (mm) 4.6.2.1.4 Ancho de las Fajas Equivalentes en los Bordes de las Losas 4.6.2.1.4a Requisitos Generales

Para los tableros de puentes formados por tablones de madera solamente se especifica la carga de rueda. Agregar la carga de carril provocar apenas un aumento despreciable de las solicitaciones. Sin embargo, la carga de carril se puede utilizar para mantener la uniformidad del Cdigo.

A los fines del diseo, la viga de borde ideal se deber tomar como una faja de tablero de ancho reducido aqu especificada, ms cualquier aumento de altura localizado o protuberancia similar que acte como rigidizador del tablero. Se asumir que las vigas de borde soportan una lnea de ruedas y, cuando corresponda, una porcin tributaria de la carga de carril de diseo. 4.6.2.1.4b Bordes Longitudinales

Si el tablero se extiende fundamentalmente en la direccin del trfico, el ancho efectivo de una faja, con o sin viga de borde, se puede tomar como la sumatoria de la distancia entre el borde del tablero y la cara interna de la barrera, ms 300 mm, ms la mitad del ancho de faja especificado en los Artculos 4.6.2.1.3 4.6.2.3, segn corresponda. El ancho efectivo no deber ser mayor que el ancho de faja total ni mayor que 1800 mm. 4.6.2.1.4c Bordes Transversales

4-24


El ancho efectivo de una faja, con o sin viga de borde, se puede tomar como la sumatoria de la distancia entre el borde transversal del tablero y el eje de la primera lnea de apoyo del tablero, generalmente tomada como el alma de una viga, ms la mitad del ancho de faja especificado en el Artculo 4.6.2.1.3. El ancho efectivo no deber ser mayor que el ancho de faja total especificado en el Artculo 4.6.2.1.3. 4.6.2.1.5 Distribucin de las Cargas de Rueda Si la separacin de los componentes de apoyo en la direccin secundaria es mayor que 1,5 veces la separacin en la direccin primaria, se deber considerar que todas las cargas de rueda estn aplicadas en la faja primaria, y en la direccin secundaria se pueden aplicar los requisitos del Artculo 9.7.3.2. Si la separacin de los componentes de apoyo en la direccin secundaria es menor que 1,5 veces la separacin en la direccin primaria, el tablero se deber modelar como un sistema de fajas que se intersecan. El ancho de las fajas equivalentes en ambas direcciones se puede tomar como se especifica en la Tabla 4.6.2.1.3-1. Cada carga de rueda se deber distribuir entre dos fajas que se intersecan. La distribucin se deber determinar como la relacin entre la rigidez de la faja y la sumatoria de las rigideces de las fajas que se intersecan. En ausencia de clculos ms precisos, la rigidez de la faja, ks, se puede estimar como:ks = E Is S3 C4.6.2.1.5

Este artculo intenta aclarar la aplicacin del enfoque tradicional de AASHTO al caso de los tableros continuos.

(4.6.2.1.5-1)

donde:Is = momento de inercia de la faja equivalente (mm4) S = separacin de los componentes de apoyo (mm) 4.6.2.1.6 Clculo de Solicitaciones C4.6.2.1.6

Las fajas se debern tratar como vigas continuas o como vigas simplemente apoyadas, segn corresponda. La longitud de tramo se deber tomar como la distancia entre centros de los componentes de apoyo. Para determinar las solicitaciones en la faja se deber suponer que los componentes de apoyo son infinitamente rgidos. Las cargas de rueda se pueden modelar como cargas concentradas o como cargas distribuidas en un rea cuya longitud en la direccin paralela al tramo es igual a la longitud del rea de contacto de los neumticos, como se especifica en el Artculo 3.6.1.2.5, ms la profundidad del tablero. Las fajas se deberan analizar aplicando la teora

Esta es una desviacin respecto del enfoque tradicional que se basa en aplicar una correccin por continuidad a los resultados obtenidos analizando tramos simplemente apoyados. En ausencia de clculos ms precisos, en el Apndice A4.1 se pueden hallar los momentos de diseo debidos a las sobrecargas no mayoradas para muchos casos prcticos de losas de tableros de hormign. En los tramos cortos las solicitaciones calculadas utilizando la huella podran ser significativamente menores, y ms realistas, que las solicitaciones calculadas utilizando cargas concentradas.


4-25

de vigas clsica. La seccin de diseo para momentos negativos y esfuerzos de corte, cuando se investiguen, se puede tomar de la siguiente manera: Para construcciones monolticas y vigas cajn de hormign en la cara del componente de apoyo; Para vigas de acero y madera un cuarto del ancho de ala a partir del eje del apoyo; Para vigas de hormign prefabricadas en forma de Te y doble Te un tercio del ancho del ala, pero no ms de 380 mm, a partir del eje del apoyo.

En el cdigo actual la reduccin del momento negativo y el corte reemplaza el efecto de la longitud de tramo reducida. Las secciones de diseo indicadas se pueden aplicar a vuelos de tableros y a porciones de tableros comprendidas entre largueros o lneas de apoyo similares. Anteriormente la prctica consista en no verificar el corte en los tableros tpicos. Se incluye una seccin sobre diseo al corte que se puede utilizar en situaciones no tradicionales. No es la intencin de este artculo exigir que se investigue el corte en todos los tableros.

Para los propsitos del presente artculo, cada una de las almas de una viga cajn de acero u hormign se puede tratar como un componente de apoyo independiente.4.6.2.1.7 Accin de Prtico de la Seccin Transversal C4.6.2.1.7

Si un tablero forma parte integral de una seccin transversal celular o tipo cajn, es probable que la rigidez flexional y/o torsional de los componentes de apoyo de la seccin transversal (es decir, las almas y el ala inferior) provoquen solicitaciones significativas en el tablero. Estos componentes se debern incluir en el anlisis del tablero. Si la longitud de un segmento de prtico se modela como el ancho de una faja equivalente se pueden utilizar los requisitos de los Artculos 4.6.2.1.3, 4.6.2.1.5 y 4.6.2.1.6.

El modelo utilizado es bsoca,emte una faja transversal segmental, donde se incluye la continuidad flexional aportada por las almas y el ala inferior. Este tipo de modelo se limita al caso de secciones transversales cerradas. En las estructuras seccin abierta tambin hay un grado de accin de prtico, pero esta accin slo se puede determinar mediante anlisis complejos y refinados. En las superestructuras habituales de vigas y losas se puede despreciar la accin de prtico de la seccin transversal. Si la losa es soportada por vigas cajn o est integrada en una seccin transversal celular, los efectos de la accin de prtico podran ser considerables. Esta accin generalmente disminuye los momentos positivos, pero puede aumentar los momentos negativos y provocar la fisuracin del tablero. Para las estructuras de mayor tamao un anlisis tridimensional puede ser de gran utilidad. Para las estructuras de menor tamao el anlisis se podra restringir a un segmento del puente cuya longitud sea igual al ancho de una faja equivalente. Las solicitaciones extremas se pueden calcular combinando: La respuesta longitudinal de la superestructura aproximada mediante la teora clsica de vigas, y La respuesta flexional transversal modelada como un prtico transversal.

4.6.2.1.8 Solicitaciones Debidas a la Sobrecarga para Emparrillados con Vanos Total y Parcialmente Llenos y para Tableros Emparrillados con Vanos no Llenos Compuestos con Losas de Hormign Armado

C4.6.2.1.8

4-26


Los momentos en el tablero debidos a las sobrecargas, en Nmm/mm, se pueden determinar como: Barras principales perpendiculares a la direccin del trfico:

Para L 3000 mmM transv. = 1290 D 0,197 L0,459C Para L > 3000 mm M transv. = 5300 D 0,188 L1,35 20 400 L (4.6.2.1.8-1)

(

) (C )(4.6.2.1.8-2)

Barras principales paralelas a la direccin del trfico: Para L 3000 mmM paralelo = 408 D 0,123 L0,64C Para L > 3000 mm M paralelo = 3405 D 0,138 L1,429 34 900 L (4.6.2.1.8-3)

(

) (C )(4.6.2.1.8-2)

Las ecuaciones de momento surgen de la teora de placas orttropas considerando las sobrecargas vehiculares especificadas en el Artculo 3.6. Las expresiones toman en cuenta las combinaciones de cargas mayoradas relevantes, incluyendo las cargas de camin y tandem. Las ecuaciones de momento tambin consideran el incremento por carga dinmica, los factores de presencia mltiple, y la posicin de las carga sobre el tablero que produce el mayor momento posible. El momento negativo se puede determinar multiplicando el mximo momento positivo de un tramo simple por el factor de continuidad, C. El factor de reduccin igual a 3,0 especificado en la ltima frase del Artculo 4.6.2.1.8 contempla un menor incremento por carga dinmica (15 por ciento en lugar de 33 por ciento), un menor factor de carga (0,75 en lugar de 1,75) y un factor de presencia mltiple unitario (1,0 en lugar de 1,2) al considerar la fatiga. El uso de las Ecuaciones 1 y 3 para todos los tramos es adecuado, ya que las Ecuaciones 1 y 3 reflejan un camin de diseo individual en tramos cortos, mientras que las Ecuaciones 2 y 4 reflejan la influencia de mltiples tandems de diseo que controlan la envolvente de momentos en tramos de mayor longitud. La aproximacin permite ob

aashto diseÑo puentes por lrfd - argentina

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